試驗(yàn)-彈性模量與泊松比測(cè)定實(shí)驗(yàn)

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1、試驗(yàn)一彈性模量和泊松比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)彈性模量和泊松比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)大綱1.通過(guò)材料彈性模量和泊松比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握測(cè)定材料變形的基本方法，學(xué)會(huì)擬定實(shí)驗(yàn)加載方案，驗(yàn)證虎克定律。2.電測(cè)材料的彈性模量和泊松比，使學(xué)生學(xué)會(huì)用電阻應(yīng)變計(jì)和電阻應(yīng)變儀測(cè)量材料的變形。主要設(shè)備：材料試驗(yàn)機(jī)或多功能電測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置；主要耗材：低碳鋼拉伸彈性模量試樣，每次實(shí)驗(yàn)1根。拉伸彈性模量（E）及泊松比（）的測(cè)定指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康??、用電測(cè)法測(cè)量低碳鋼的彈性模量?E?和泊?松比?2?、在彈性范圍內(nèi)驗(yàn)證虎克定律二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1?、電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)2?、XL2101C程控靜態(tài)電阻應(yīng)變儀3?、游標(biāo)

2、卡尺三、實(shí)驗(yàn)原理和方法測(cè)定材料的彈性模量?E?，通常采用比例極限內(nèi)的拉伸試驗(yàn)，材料在比例極限內(nèi)服從虎克定律，其關(guān)系式為?:?（?1-1）由此可得?（?1-2?）資料式中：?E?：彈性模量P?：載荷S0?：試樣的截面積ε：?應(yīng)變?chǔ)?P?和Δε分別為載荷和應(yīng)變?的增量。由公式（?1-2）即可算出彈性模量?E?。實(shí)驗(yàn)方法如圖?1-1所示，采用矩形截面的拉伸試件，在試件上沿軸向和垂直于軸向的兩面?各貼兩片?電阻應(yīng)變計(jì)，可以用半橋或全橋方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1、半橋接法：把試件兩面?各粘貼的沿軸向（或垂直于軸向）的兩片電阻應(yīng)變計(jì)（簡(jiǎn)稱工作片）的兩?端分別接在應(yīng)變儀的?A、B?接

3、線端上，溫度補(bǔ)償片接到應(yīng)變儀的?B、C?接線端上，然后給試件緩慢加載，通過(guò)電阻應(yīng)變儀即可測(cè)出對(duì)應(yīng)載荷下的軸向應(yīng)變值（或橫向應(yīng)變值）。再將實(shí)際測(cè)得的值代入（1-2）式中，即可求得彈性模量?E?之值。2、全橋接法：把兩片軸向（或兩片垂直于軸向）的工作片和兩片溫度補(bǔ)償片按圖1-1中（a)(?或（b))?的接法接入應(yīng)變儀的?A?、?B?、?C?、?D?接線柱中，然后給試件緩慢加載，通過(guò)電?阻應(yīng)變儀即可測(cè)出對(duì)應(yīng)載荷下的軸向應(yīng)變值（或垂直于軸向），將所測(cè)得的ε值代入（1-2）式中，即可求得彈性模量?E?之值。在實(shí)驗(yàn)中，為了盡可能減少測(cè)量誤差，一般采用等增量加載法，逐級(jí)加載

4、，分別測(cè)得各相同載荷增量?△P?作用下產(chǎn)生的應(yīng)變?cè)隽?△，并求出?△的平均值，這樣由（?1-2）式可以?寫成?（?1-3）式中，??為實(shí)驗(yàn)中軸向應(yīng)變?cè)隽康钠骄?。這就是等量加載法測(cè)?E?的計(jì)算公式。資料圖?1-9?測(cè)定??的貼片及接線方案等量加載法可以驗(yàn)證力與變形間的線性關(guān)系。若各級(jí)?載荷的增量?△P?均相等，相應(yīng)的由應(yīng)變儀讀出的應(yīng)變?cè)隽?△ε也應(yīng)大致相等，這就驗(yàn)證了虎克定律。測(cè)定泊?松比值。受拉試件的軸向伸長(zhǎng)，必然引起橫向收縮。在彈性范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變?chǔ)艡M和軸向應(yīng)變?chǔ)泡S的比值為一常數(shù)，其比值的絕對(duì)值即為材料的泊?松比，通常用表示。資料?（?1-4）四、實(shí)驗(yàn)步

5、驟1?、測(cè)量試件的尺寸，將試件兩面沿縱向和橫向各貼一片?電阻應(yīng)變計(jì)的試件安裝在電子拉伸試驗(yàn)機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置上。2?、根據(jù)采用半橋或?全橋的測(cè)試方式，相應(yīng)地把要測(cè)的電阻應(yīng)變計(jì)和溫度補(bǔ)償片接在智能靜態(tài)應(yīng)變儀接線柱上。3?、打開靜態(tài)應(yīng)變儀電源，預(yù)熱20分鐘，設(shè)定好參數(shù)。4?、實(shí)驗(yàn)采用試驗(yàn)機(jī)自動(dòng)加載，先對(duì)試件預(yù)加初載荷?100N?左右，用以消除連接間隙等初始因素的影響，然后記下應(yīng)變儀初始讀數(shù)，當(dāng)作相對(duì)零位，然后分級(jí)遞增相等的載荷?△P?＝?20N?，分?5?級(jí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加載，從荷載開始，依次按?120N?、?140N?、?160N?、?180N?、?200N?進(jìn)行加載，記錄下

6、每級(jí)加載后應(yīng)變儀上相應(yīng)的讀數(shù)。實(shí)驗(yàn)至少進(jìn)行兩次，取線性較好的一組作為本次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別算出算術(shù)平均值，再由式?（1-5）和式（1-6）算出相應(yīng)的彈性模量和泊松比值。表格軸向應(yīng)變載荷120N140N160N180N200N100N資料橫向應(yīng)變載荷120N140N160N180N200N100N資料實(shí)驗(yàn)二圓柱狀金屬拉伸試樣硬化現(xiàn)象—、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)對(duì)預(yù)變形的試件進(jìn)行正向加載，使學(xué)生加深理解包申格效應(yīng)。二、實(shí)驗(yàn)原理很多金屬材料因?yàn)橛懈叩膹?qiáng)度和韌性而被大量應(yīng)用于承載結(jié)構(gòu)，例如輸送石油或天然氣的管道。結(jié)構(gòu)的尺寸及使用效率跟其材料的強(qiáng)度直接相

7、關(guān)，一般都按材料強(qiáng)度進(jìn)行工程構(gòu)件設(shè)計(jì)。在工程實(shí)際中，屈服強(qiáng)度是描述金屬材料力學(xué)性能的重要參數(shù)。然而，屈服強(qiáng)度會(huì)隨著加載歷史的不同而有所變化。許多金屬材料經(jīng)過(guò)某一個(gè)方向加載變形后，卸載，再加載，變形與原方向相同，但其屈服強(qiáng)度有增加現(xiàn)象，這就是包申格效應(yīng)。包申格效應(yīng)是金屬材料所具有的普遍現(xiàn)象，了解包申格效應(yīng)對(duì)于產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和設(shè)計(jì)有重要指導(dǎo)意義。三、實(shí)驗(yàn)儀器和材料1、電子式萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)2?、圓柱狀標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣2根3?、游標(biāo)卡尺為了容易進(jìn)行軸向拉伸及壓縮實(shí)驗(yàn)，把試件加工成如圖1所示的形狀。圖2-1試件標(biāo)距長(zhǎng)度為100mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，直徑大約為10mm，圖1.試

8、件形狀及尺寸(mm)四、實(shí)驗(yàn)方法和步驟